放射性基础知识

关于放射性基础知识第1页，共89页，2022年，5月20日，2点44分，星期五

第一部分核与辐射技术应用概况第2页，共89页，2022年，5月20日，2点44分，星期五应用范围广泛，遍及国民经济各部门。核电站、医疗卫生、工业探伤、油田测井、地质勘探、辐照加工、计量仪表(核子秤、料位计、密度计、水分计等)、辐照育种、同位素示踪、教育科研等。第3页，共89页，2022年，5月20日，2点44分，星期五

一、民用电离辐射源（1）辐照加工辐照加工装置是装源活度最高的应用方式，一般用于卫生灭菌、农产品保鲜、辐射育种、高分子化合物的接枝交联和改性等。钴-60是这类应用最常使用的核素。装源活度从数1万居里~百万居里以上。

工业辐照加速器。（2）无损探伤又称为工业探伤。

常用的放射源多使用铱-192、钴-60、铯-137等放射性核素。X射线探伤、加速器、工业CT。第4页，共89页，2022年，5月20日，2点44分，星期五（3）放射性仪表

包括核子秤，厚度计，料位计，湿密度计等。放射性计量仪表种类繁多，使用的核素主要有钴-60、铯-137、锶-90等。（4）油田测井在石油勘探、开采中，用射线测量地质参数，探明原油储量。镅-铍中子源是油田测井中最常使用的放射源之一。

中子源在地质勘探和活化分析方面应用广泛。第5页，共89页，2022年，5月20日，2点44分，星期五（5）安全检测第6页，共89页，2022年，5月20日，2点44分，星期五（6）放射诊断与治疗

CTDSA胃肠机CRDR口腔全景机SPECTPET-CT钴-60治疗机后装治疗机加速器：直线、回旋X刀γ刀粒子植入治疗质子治疗装置核医学（核素治疗等）……第7页，共89页，2022年，5月20日，2点44分，星期五伽玛辐照装置

湿式贮源辐照装置全景图第8页，共89页，2022年，5月20日，2点44分，星期五固定核子测量－－料位计第9页，共89页，2022年，5月20日，2点44分，星期五密度测量仪（核子秤）传送带称重仪器Beltweighinggauge第10页，共89页，2022年，5月20日，2点44分，星期五固定核子测量－－厚度测量仪第11页，共89页，2022年，5月20日，2点44分，星期五钻井测量第12页，共89页，2022年，5月20日，2点44分，星期五

同位素示踪第13页，共89页，2022年，5月20日，2点44分，星期五源从容器中发射出来采用遥控设备源在曝光期间无屏蔽可手动或自动操作伽玛探伤装置（发射型伽马探伤）第14页，共89页，2022年，5月20日，2点44分，星期五特殊应用：陆上管道、海底管道采用外部辐射源提供走/停的信息外部控制源一般采用137Cs。管道爬行探伤装置第15页，共89页，2022年，5月20日，2点44分，星期五Transfercathetersarelockedintoplaceduringtreatment-greenlightindicatesthecathetersthatareinuse

近距离放射治疗装置Varian第16页，共89页，2022年，5月20日，2点44分，星期五介入放射学透视设备

第17页，共89页，2022年，5月20日，2点44分，星期五

CT第18页，共89页，2022年，5月20日，2点44分，星期五

医用直线加速器

LinearAcceleratorModernacceleratorshaveanumberoftreatmentoptions.e.g.X-raysorelectrons(dualmode)2X-rayenergies5ormoreelectronenergies第19页，共89页，2022年，5月20日，2点44分，星期五伽玛刀

GammaKnifeTheGammaKnife:-Patientpositioningcollimatorusesnumeroushighactivity60Cosourcespositionedinadevicesothattheradiationbeamsconvergeatthespecifiedpointoftreatment.isusedtotreatheadtumors第20页，共89页，2022年，5月20日，2点44分，星期五SPECT

第21页，共89页，2022年，5月20日，2点44分，星期五PET-CT第22页，共89页，2022年，5月20日，2点44分，星期五二、核电站与其他核设施世界核协会2014年数据第23页，共89页，2022年，5月20日，2点44分，星期五来自IAEAPRIS（动力堆信息系统）的数据（2013年），中国2.1%第24页，共89页，2022年，5月20日，2点44分，星期五山东核电规划

山东拟在胶东半岛120公里海岸线建设核电群：烟台海阳核电站（在建）威海荣成石岛湾核电站（在建）威海乳山核电站

第25页，共89页，2022年，5月20日，2点44分，星期五

海阳核电站：电规划建设6台百万千瓦压水堆机组，留有2台扩建余地，6台机组总投资约1200—1300亿元，于2009年9月开工。一期工程两台单机125万千瓦机组预计2016年投产。3、4号机组项目申请报告于2014年3月31日上报国家发展改革委，5、6号机组计划在3、4号机组开工后梯次建设。荣成石岛湾核电站：2012年12月低调开工建设，1台20万千瓦的机组计划于2017年底建成投产。

乳山核电站：是我省第三个最有可能上马的核电项目，但目前尚未有实质性的进展，最新的消息是“乳山核电站还在进一步筹划”。第26页，共89页，2022年，5月20日，2点44分，星期五

原子弹爆炸

三、核武器原子弹氢弹

第27页，共89页，2022年，5月20日，2点44分，星期五

冲击波：使楼房等建筑物瞬间倒塌或物体崩射，造成大量人员伤亡。热辐射：是指核武器爆炸后产生的一个温度高达几千万摄氏度的热球。热球产生的热辐射足以点燃各种物质，发出的强光使人暂时或永久失明。核辐射：第二次世界大战末期，美国在日本广岛和长崎投下的两颗原子弹造成30余万人员伤亡中，其中有１／３是由辐射损伤造成第28页，共89页，2022年，5月20日，2点44分，星期五第二部分

放射性基础知识第29页，共89页，2022年，5月20日，2点44分，星期五一、放射性核素是指不稳定的原子核，能自发地放出射线（如α射线、β射线等），通过衰变形成稳定的核素。衰变时放出的能量称为衰变能。衰变到原始数目一半所需要的时间称为半衰期，其范围很广，分布在1015a~10-12s之间。目前已发现的放射性核素近2500种。分类：分为天然的和人工的2种，其中天然的有60多种，绝大多数为人工放射性核素。第30页，共89页，2022年，5月20日，2点44分，星期五

原子核自发地放射出射线转变成另一种核素的过程叫做衰变。在衰变中电荷数和质量数都是守恒的。如：

母体与子体：如果某一放射性核素A通过衰变产生B，则称A为B的母体,B为A的子体。衰变后的子核有的稳定，有的不稳定而继续进行衰变。常见的衰变类型为α衰变、β衰变、γ衰变。二、放射性核素的衰变类型……23492U23090Th22688Ra22286Rn……23892U

23490Th钍＋42He第31页，共89页，2022年，5月20日，2点44分，星期五（一）α衰变原子核自发地放射出α粒子而发生的转变，叫做α衰变。子核、母核：在α衰变中，衰变后的剩余核（子核）与衰变前的原子核（母核）相比，电荷数少2，质量数减4。如果用X代表母体核素，Y代表子体核素，则α衰变可以用下式表示：

第32页，共89页，2022年，5月20日，2点44分，星期五第33页，共89页，2022年，5月20日，2点44分，星期五

（二）β衰变

原子核自发地放射出电子或正电子或俘获一个轨道电子而发生的转变，统称为β衰变。放射出负电子的成为β-衰变；放射出正电子的称为β+衰变；俘获轨道电子的称为轨道电子俘获（EC）。β衰变的三种类型可分别用下式表示：

第34页，共89页，2022年，5月20日，2点44分，星期五无论哪种形式的β衰变，子核与母核的质量数相同，只是电荷数相差1。β-衰变后原子核中的一个中子变成了质子。β+衰变和轨道电子俘获后原子核的一个质子变成了中子。有些β衰变的放射性核素只放射β粒子，而没有伴随γ射线，如14C、32P等。许多β衰变的放射性核素放射β粒子时往往伴有γ射线，如60Co。某些放射性核素衰变时放出2组或2组以上能量的β粒子。第35页，共89页，2022年，5月20日，2点44分，星期五处于激发态的原子核（高能态）向基态（低能态）跃迁时，其能量以光子的方式释放出来，发射出射线。它是一种高能量的电磁波，波长较短。核素的γ衰变往往是与α衰变、

β衰变一起发生的。

（三）γ衰变

第36页，共89页，2022年，5月20日，2点44分，星期五

三、放射性衰变规律衰变定律母体原子核的数目随时间呈指数规律减少

N=N0e-λt

式中：N0是当t=0时刻放射核素母体的原子核数目。母体总核数N的值随时间t的增加按指数规律衰减；λ为一比例常数，称为衰变常数。

第37页，共89页，2022年，5月20日，2点44分，星期五衰变常数λ定义：特定能态的放射性核素在dt时间内发生自发核跃迁的概率除以dt。物理意义：表示在放射性核素衰变过程中，每个原子核在单位时间内发生衰变的概率。每一种放射性核素都有其固定的衰变常量，λ值越大，表示放射性核素衰变的快。第38页，共89页，2022年，5月20日，2点44分，星期五半衰期T½定义：放射性母体原子核数目衰减至原来数目的一半所需要的时间。物理意义：表示核衰变快慢的物理量。各种放射性核素都有一定的半衰期，如碘-131的半衰期是8天，铯-137是30年，钴-60的半衰期是5.26年，铱-192的半衰期是74.3天，硒-75的半衰期是118天碳-14是5730年，钚-239是24000年，铀-238是4470000000年，等等。T½与λ的换算关系：

T½=(ln2)/λ=0.693/λ

λ=0.693／T½第39页，共89页，2022年，5月20日，2点44分，星期五四、放射性活度定义：在给定的时刻，处于特定能态的一定量的某种放射性核素的活度Ａ，是在时间间隔dt内，该核素发生自发核跃迁数的期望值dN除以dt所得的商（一定量的放射性核素，在单位时间内发生衰变的次数）：

A=dN/dt

单位：放射性活度的SI单位是“秒－1”（S－1），专门名称是贝可勒尔（Becquere），简称贝可（Bq）。1贝可表示放射核素在1秒钟内发生1次核跃迁，即：

1贝可（Bq）＝1秒－1（S－1）

第40页，共89页，2022年，5月20日，2点44分，星期五

放射性活度旧的专用单位是居里（Ci），它表示放射性核素在1秒钟发生3.7×1010次核衰变即：

1居里（Ci）＝3.7×1010秒－1（S－1）活度常用kBq(k＝103）、MBq（M＝106）、GBq（G＝109）、TBq（T＝1012）、PBq（P＝1015）和mCi（毫居里）、Ci（微居里)等由词头和贝可或居里构成的十进位数或分数单位表示。它们之间的关系：

1Ci＝3.7×1010Bq=37GBq1Ci=103mCi=106Ci

第41页，共89页，2022年，5月20日，2点44分，星期五

放射性活度计算

放射性活度A随时间ｔ按指数规律衰减。设放射性核素ｔ时刻的活度A则

A=A0e－(0.693/T1/2)t

式中：

A0—t=0时的活度;T1/2—

半衰期，即活度减少一半时所需要的时间（计算时应与t的单位统一）。

第42页，共89页，2022年，5月20日，2点44分，星期五五、辐射来源辐射包括电离辐射和非电离辐射（如电磁波、紫外线、可见光及红外辐射等），故广义的辐射源应包括电离辐射源和非电离辐射源。一般辐射源指可以通过发射电离辐射或释放放射性物质而引起辐射照射的一切物质或实体。例如，钴-60是发射β射线和γ射线的辐射源，医用加速器是放射治疗实践中的辐射源，核电厂是核动力发电实践中的辐射源。核技术利用领域中的辐射源：放射性同位素（放射源）及射线装置。辐射源主要产生的射线：α、β、γ、X、中子等。第43页，共89页，2022年，5月20日，2点44分，星期五（一）放射源分类

1.按来源：分为天然和人工两大类。

2.以潜在危害程度：Ⅰ类、Ⅱ类、Ⅲ类、Ⅳ类、Ⅴ类。

3.按密封状况：密封源和非密封源。

4.按射线种类：α放射源、β放射源、γ放射源及中子源。

六、放射源与射线装置分类第44页，共89页，2022年，5月20日，2点44分，星期五

1.按照来源分类

（1）天然辐射源天然存在的辐射源称为天然辐射源。天然辐射源主要来自宇宙射线、宇生放射性核素和原生放射性核素。宇宙射线

来自太阳和星际空间，主要由中子、质子、电子和各种介子等高速粒子组成。具有较强的贯穿能力，对人体造成外照射。强度随海拔高度的增加呈指数增加。宇生放射性核素宇宙射线与大气层中和地球表面氧、氮等多种元素的原子核相互作用后产生的放射性核素。约20种，其中3H、14C、7Be和22Na的贡献较大。原生放射性核素自有地球以来就存在于地壳内的放射性核素。分为两类：①有衰变系列的核素：铀系、锕铀系、钍系。②无衰变系列的长寿命核素：40K、87Rb。第45页，共89页，2022年，5月20日，2点44分，星期五（2）人工辐射源人工辐射源是用人工方法产生的辐射源。人工辐射源主要有核设施、核技术应用的辐射源和核试验落下灰等。核设施指核动力厂和其他反应堆（研究堆、实验堆、临界装置等）；核燃料循环设施（包括核燃料生产、加工、储存和后处理设施等）；放射性废物的处理和处置设施等。核技术应用是指密封放射源、非密封放射源和射线装置在医疗、工业、农业、地质调查、科学研究和教学等领域中的使用。第46页，共89页，2022年，5月20日，2点44分，星期五2.放射源以潜在危害程度分类

分类原则

参照国际原子能机构的有关规定，按照放射源对人体健康和环境的潜在危害程度，从高到低将放射源分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ类，V类源的下限活度值为该种核素的豁免活度。Ⅰ类放射源为极高危险源。没有防护情况下，接触这类源几分钟到1小时就可致人死亡;Ⅱ类放射源为高危险源。没有防护情况下，接触这类源几小时至几天可致人死亡;第47页，共89页，2022年，5月20日，2点44分，星期五Ⅲ类放射源为危险源。没有防护情况下，接触这类源几小时就可对人造成永久性损伤，接触几天至几周也可致人死亡;Ⅳ类放射源为低危险源。基本不会对人造成永久性损伤，但对长时间、近距离接触这些放射源的人可能造成可恢复的临时性损伤;Ⅴ类放射源为极低危险源。不会对人造成永久性损伤。放射源分类表

常用不同核素的64种放射源按下列表进行分类（举例）:第48页，共89页，2022年，5月20日，2点44分，星期五放射源分类表

核素名称I类源（贝可）II类源（贝可）III类源（贝可）IV类源（贝可）V类源（贝可）Am-241≥6×1013≥6×1011≥6×1010≥6×108≥1×104Am-241/Be≥6×1013≥6×1011≥6×1010≥6×108≥1×104Au-198≥2×1014≥2×1012≥2×1011≥2×109≥1×106Ba-133≥2×1014≥2×1012≥2×1011≥2×109≥1×106C-14≥5×1016≥5×1014≥5×1013≥5×1011≥1×107Cd-109≥2×1016≥2×1014≥2×1013≥2×1011≥1×106Ce-141≥1×1015≥1×1013≥1×1012≥1×1010≥1×107Ce-144≥9×1014≥9×1012≥9×1011≥9×109≥1×105Cf-252≥2×1013≥2×1011≥2×1010≥2×108≥1×104Cl-36≥2×1016≥2×1014≥2×1013≥2×1011≥1×106Cm-242≥4×1013≥4×1011≥4×1010≥4×108≥1×105Cm-244≥5×1013≥5×1011≥5×1010≥5×108≥1×104Co-57≥7×1014≥7×1012≥7×1011≥7×109≥1×106Co-60≥3×1013≥3×1011≥3×1010≥3×108≥1×105Cr-51≥2×1015≥2×1013≥2×1012≥2×1010≥1×107Cs-134≥4×1013≥4×1011≥4×1010≥4×108≥1×104Cs-137≥1×1014≥1×1012≥1×1011≥1×109≥1×104Eu-152≥6×1013≥6×1011≥6×1010≥6×108≥1×106Eu-154≥6×1013≥6×1011≥6×1010≥6×108≥1×106Fe-55≥8×1017≥8×1015≥8×1014≥8×1012≥1×106Gd-153≥1×1015≥1×1013≥1×1012≥1×1010≥1×107Ge-68≥7×1014≥7×1012≥7×1011≥7×109≥1×105H-3≥2×1018≥2×1016≥2×1015≥2×1013≥1×109Hg-203≥3×1014≥3×1012≥3×1011≥3×109≥1×105I-125≥2×1014≥2×1012≥2×1011≥2×109≥1×106I-131≥2×1014≥2×1012≥2×1011≥2×109≥1×106Ir-192≥8×1013≥8×1011≥8×1010≥8×108≥1×104Kr-85≥3×1016≥3×1014≥3×1013≥3×1011≥1×104Mo-99≥3×1014≥3×1012≥3×1011≥3×109≥1×106Nb-95≥9×1013≥9×1011≥9×1010≥9×108≥1×106Ni-63≥6×1016≥6×1014≥6×1013≥6×1011≥1×108Np-237(Pa-233)≥7×1013≥7×1011≥7×1010≥7×108≥1×103P-32≥1×1016≥1×1014≥1×1013≥1×1011≥1×105Pd-103≥9×1016≥9×1014≥9×1013≥9×1011≥1×108Pm-147≥4×1016≥4×1014≥4×1013≥4×1011≥1×107Po-210≥6×1013≥6×1011≥6×1010≥6×108≥1×104Pu-238≥6×1013≥6×1011≥6×1010≥6×108≥1×104Pu-239/Be≥6×1013≥6×1011≥6×1010≥6×108≥1×104Pu-239≥6×1013≥6×1011≥6×1010≥6×108≥1×104Pu-240≥6×1013≥6×1011≥6×1010≥6×108≥1×103Pu-242≥7×1013≥7×1011≥7×1010≥7×108≥1×104Ra-226≥4×1013≥4×1011≥4×1010≥4×108≥1×104Re-188≥1×1015≥1×1013≥1×1012≥1×1010≥1×105第49页，共89页，2022年，5月20日，2点44分，星期五非密封源分类上述放射源分类原则对非密封源适用。非密封源工作场所按放射性核素日等效最大操作量分为甲、乙、丙三级，具体分级标准见《电离辐射防护与辐射源安全基本标准》（GB18871-2002）。甲级非密封源工作场所的安全管理参照Ⅰ类放射源。乙级和丙级非密封源工作场所的安全管理参照Ⅱ、Ⅲ类放射源。

第50页，共89页，2022年，5月20日，2点44分，星期五

密封源：是密封在包壳里的或紧密的固结在覆盖层里并呈固体形态的放射性物质。密封源的包壳或覆盖层应具有足够的强度，使源在设计使用条件和磨损条件下，以及在预计的事件条件下，均能保持密封性能，不会有放射性物质泄露出来。非密封源：这种放射源通常没有被容器密封起来，多以液态、气态、粉末状存在。使用这种放射源的工作场所称为非密封源工作场所。

3.按密封状况分类第51页，共89页，2022年，5月20日，2点44分，星期五

α放射源主要用于烟雾报警器、静电消除器和放射性避雷器等的离子发生器。常用的α放射性核素有210Po、238Pu、239Pu、241Am、235U、238U等。常用的α放射源，活度一般较低（104~3.7×109Bq），而且α粒子的能量一般低于7MeV,在空气中的射程小于6cm，穿不透皮肤表面的角质层，一张纸即可屏蔽，故没有外照射危险。但是绝大多数α核素属于极毒或高毒核素，即使摄入体内的量很少，也会造成严重的内照射。因此，使用α放射源必须特别注意保护源的密封性能。4.按射线种类分类第52页，共89页，2022年，5月20日，2点44分，星期五

β放射源：主要用作放射性测厚仪、皮肤科敷贴器和气象色谱仪的电子捕集器等。常用的放射性核素有58Co、60Co、63Ni、85Kr氪、137Cs、147Pm钜、204Tl铊等。β射线的穿透能力比同样能量α粒子约强100倍，能量超过70keV的β粒子可穿透皮肤表层。常用的β放射源的β粒子能量大于70keV，故应考虑β外照射的防护。可用有机玻璃和铝片防护。β放射性核素衰变时，常伴随有γ辐射或其他形式的光子。β粒子穿过周围物质时产生轫致辐射（X射线），其穿透能力比β粒子强得多。因此，在使用β放射源时不能忽略对γ射线的防护和轫致辐射（X射线）的防护。第53页，共89页，2022年，5月20日，2点44分，星期五

γ放射源γ放射源是使用最多的放射源，广泛应用于工业、农业、医疗和科研等部门。使用强γ放射源的辐照装置，装源活度多数在105-6×105Ci范围内，也有大于106Ci的辐照室；活度在3mCi-60Ci的γ放射源主要用于各种核仪表(如料位计，核子秤、厚度计，密度计等)和工业无损探伤(γ照相)，或作为γ测量仪表的刻度源和检查源，或供医疗单位进行外照射治疗、间质治疗和腔内治疗用。γ射线的贯穿能力很强，使用γ放射源主要防止外照射。

第54页，共89页，2022年，5月20日，2点44分，星期五中子源中子源在地质勘探、活化分析、辐射育种、湿度测量和科学研究等领域得到广泛应用。常用的中子源有镭-铍中子源、镅-铍中子源、钋-铍中子源、钚-铍中子源等。中子的贯穿能力很强，使用中子源时，应着重外照射防护。对中子的防护一般使用含氢较多的物质进行防护。第55页，共89页，2022年，5月20日，2点44分，星期五辐射源或活动每年的平均剂量一次5小时喷气飞机飞行30µSv建筑材料40µSv宇宙射线300µSv土壤350µSv体内源（K-40)400µSv氡气1.2mSv一次胸部X射线照相400-1500µGy一次CT25–50mGy肿瘤放射治疗50Sv核电站正常运行0.2µSv一些常见放射源或活动所造成的辐射剂量第56页，共89页，2022年，5月20日，2点44分，星期五

（二）射线装置分类

根据射线装置对人体健康和环境可能造成危害的程度，从高到低将射线装置分为Ⅰ类、Ⅱ类、Ⅲ类。按照使用用途分医用射线装置和非医用射线装置。

Ⅰ类为高危险射线装置，事故时可以使短时间受照射人员产生严重放射损伤，甚至死亡,或对环境造成严重影响；

Ⅱ类为中危险射线装置，事故时可以使受照人员产生较严重放射损伤，大剂量照射甚至导致死亡；

Ⅲ类为低危险射线装置，事故时一般不会造成受照人员的放射损伤。第57页，共89页，2022年，5月20日，2点44分，星期五装置类别医用射线装置非医用射线装置Ⅰ射线装置能量大于100兆电子伏的医用加速器生产放射性同位素的加速器（不含制备PET用放射性药物的加速器）能量大于100兆电子伏的加速器Ⅱ类射线装置放射治疗用X射线、电子束加速器工业探伤加速器重离子治疗加速器安全检查用加速器质子治疗装置辐照装置用加速器制备正电子发射计算机断层显像装置（PET）用放射性药物的加速器其它非医用加速器其他医用加速器中子发生器X射线深部治疗机工业用X射线CT机数字减影血管造影装置X射线探伤机Ⅲ类射线装置医用X射线CT机X射线行李包检查装置放射诊断用普通X射线机X射线衍射仪X射线摄影装置兽医用X射线机牙科X射线机

乳腺X射线机

放射治疗模拟定位机

其它高于豁免水平的X射线机第58页，共89页，2022年，5月20日，2点44分，星期五六、射线与物质的相互作用电离辐射是由直接或间接电离粒子、或由两者混合组成的任何辐射。直接电离粒子是指那些能直接引起物质电离的带电粒子。如电子、粒子和质子等。间接电离粒子是指能够产生出直接电离粒子或引起核变化的非带电粒子。如、射线和中子等。第59页，共89页，2022年，5月20日，2点44分，星期五（一）带电粒子与物质的相互作用

1.电离、激发电离：由于入射电子与壳层电子间的静电库仑作用，壳层电子获得能量，如果获得的电子能量足够大，壳层电子克服原子核的束缚而脱离出来，此时该原子就被分离成一个自由电子和一个正离子组成的离子对。

激发：如果壳层电子所获得的能量比较小，还不足以使它脱离原子核的束缚而成为自由电子，而只是由能量较低的轨道过渡到较高的轨道上去，这个过程就是原子的激发。

处于激发态的原子是不稳定的，它要自发的退回到原来的基态，多余的能量将以光子形式释放出来。第60页，共89页，2022年，5月20日，2点44分，星期五

2.轫致辐射运动着的带电粒子还可以与原子核发生非弹性碰撞。带电粒子在原子核的电场作用下，运动突然受阻，运动方向发生大的偏折，此时带电粒子的一部分动能转变为具有连续能谱的射线辐射出来，这就是所谓的轫致辐射。第61页，共89页，2022年，5月20日，2点44分，星期五3.弹性散射入射电子与原子核的总动能保持不变。由于核质量一般比电子质量大的很多，因此在弹性散射时原子核基本上是不动的，入射电子的运动方向受到偏转，而电子能量变化甚微。电子因质量小散射现象特别严重，它不仅被原子核散射，对于较厚的散射体，入射电子在穿过的时候，将多次散射，而取不同的方向运动，甚至造成反方向散射，原子序数愈大反散射系数愈大。第62页，共89页，2022年，5月20日，2点44分，星期五（二）X、射线与物质的相互作用1.光电效应：当一个光子和一个原子相碰撞时，将全部能量交给一个壳层电子，使它脱离原子而运动，光子本身则整个被吸收。光电效应强烈地依赖于物质的原子序数和光子的能量。当光子能量低，物质的原子序数高时，产生光电效应的几率就大。第63页，共89页，2022年，5月20日，2点44分，星期五2.康普顿效应：入射光子与原子的一个轨道电子发生碰撞，将一部分能量传给了电子，自已却改变了运动方向。当光子能量在1MeV左右时，以康普顿效应为主。第64页，共89页，2022年，5月20日，2点44分，星期五3.电子对效应：当入射光子的能量大于2个电子静止能量（1.02MeV）时，则它与物质相互作用便会发生电子对效应，即光子本身消失而产生一对正负电子。

正电子慢化后，最终会与物质中大量存在的自由电子相复合而转化为各约为0.511MeV的两个光子，称为湮没辐射。第65页，共89页，2022年，5月20日，2点44分，星期五4.光致核反应：当γ、X射线能量较高，如高于8MV时，可发生（γ、n）光核反应，产生中子辐射。第66页，共89页，2022年，5月20日，2点44分，星期五（三）中子与物质的相互作用1.弹性散射：与原子核发生弹性碰撞，形成反冲核。靶核越轻，获得的动能越多。2.非弹性散射：与靶核作用形成复合核，释放一个能量低的中子，激发态的原子核释放γ射线后回到基态。第67页，共89页，2022年，5月20日，2点44分，星期五3.辐射俘获：靶核吸收一个中子而处于激发态，发出γ射线回到基态。俘获γ射线。中子活化、感生放射性：原子受中子照射由稳定性核变为放射性核的过程为中子活化。而受中子照射而产生的放射性成为感生放射性。第68页，共89页，2022年，5月20日，2点44分，星期五

第三部分辐射量及其单位第69页，共89页，2022年，5月20日，2点44分，星期五照射量

照射量X是表征中等能量或Ｘ射线在空气中致电离能力的物理量。其含义是：Ｘ或辐射在质量为dm的空气中释出的全部电子（正电子和负电子）被空气阻止时，在空气中形成的一种符号的离子的总电荷的绝对值dQ除以dm所得的商即：

X=dQ/dm

这里需要说明的是：照射量只适用于Ｘ、射线，且受照介质为空气，它不包括次级电子产生的轫致辐射被吸收而产生的电离。另外由于基准测量中存在的困难，它只能用于能量在10keV到3MeV范围内的Ｘ或射线。

第70页，共89页，2022年，5月20日，2点44分，星期五

照射量的SI单位名称是库伦每千克，单位符号是C·kg－1。它没有国际单位制的专门名称。

旧的专用单位是伦(R)或其分数mR、R。1R等于在1kg空气中产生2.58×10－4库伦的电荷量即

1R＝2.58×10－4C·kg－11C·kg－1＝3.877×103R第71页，共89页，2022年，5月20日，2点44分，星期五

一、吸收剂量及吸收剂量率

吸收剂量是描述辐射场内受照物体接受的能量，衡量物质吸收辐射能量的多少。其含义是：由射线授与某一体积元物质的平均能量d除以该体积元物质的质量dm所得的商，即

D＝d/dm吸收剂量适用于任何电离辐射和任何介质。它的SI单位是焦耳每千克(J/kg)，专门名称是戈瑞(Gy)。1戈瑞等于1千克物质吸收了1焦耳的辐射能量即

1Gy=1J/kg

还可用cGy、mGy、Gy表示。第72页，共89页，2022年，5月20日，2点44分，星期五

吸收剂量旧的专用单位是拉德(rad

)。1拉德表示电离辐射授与1克受照物质的平均辐射能量是100尔格(erg)，即

1rad=100erg/g=0.01J/kg(1J=107erg)=0.01Gy1Gy=100rad

第73页，共89页，2022年，5月20日，2点44分，星期五吸收剂量率是单位时间内授与单位质量物质的电离辐射的平均能量，定义为在时间间隔dt内所吸收的剂量增量dD除以dt的商即

D＝dD/dt

吸收剂量率的SI单位是戈瑞每秒(Gy/s)，旧的专用单位是拉德每秒（rad/s）。还可用mGy/h、Gy/h表示。

第74页，共89页，2022年，5月20日，2点44分，星期五二、比释动能与比释动能率

对于非带电粒子，它与物质相互作用时，其能量的传递分两个过程：首先把其能量传递给与物质相互作用中释放出的次级带电粒子；然后次级带电粒子通过电离、激发，把先前获得的能量授与物质（次级带电粒子被物质吸收）。

这后一过程的结果可用吸收剂量来度量。为了度量初始过程中非带电粒子传递给次级带电粒子的能量，引进了“比释动能”这个辐射量。第75页，共89页，2022年，5月20日，2点44分，星期五

比释动能K指非电离粒子（如X、γ射线或中子）在单位质量物质中传递给带电粒子的动能，定义为：在质量为dm的某一物质内，由不带粒子释放出来的全部带电电离粒子的初始动能的总和dEtr除以dm而得的商即

K＝dEtr/dm比释动能具有和吸收剂量相同的量纲，故它在SI单位中的专门名称也是戈瑞(Gy)。第76页，共89页，2022年，5月20日，2点44分，星期五

比释动能率

比释动能率的定义为：在dt时间内的比释动能增量dK除以dt。其SI单位为戈瑞每秒，以Gy·s-1表示。

（μGy·h-1,mGy·h-1,cGy·min-1）

第77页，共89页，2022年，5月20日，2点44分，星期五

三、当量剂量

已知低剂量照射引起的随机效应的概率不仅依赖于吸收剂量，而且还依赖产生这种剂量的辐射种类和能量。因此引进当量剂量概念：

HT,R=DT,R·WR

式中，DT,R为辐射R在组织或器官T内产生的平均吸收剂量，WR是辐射R的辐射权重因子。

当量剂量的单位为焦耳每千克(J·kg－1)，专门名称为希沃特(Sv)。还可用mSv、Sv。

第78页，共89页，2022年，5月20日，2点44分，星期五

辐射权重因子（ICRP最新的数据有所变化）

射线种类与能量范围辐射权重因子WR

光子所有能量1

电子及介子所有能量1

中子能量10kev510kev－100kev10

100kev－2MeV20

2MeV－20MeV10

20MeV5

质子不是反冲质子能量>2MeV5

粒子裂变碎片重核20第79页，共89页，2022年，5月20日，2点44分，星期五四、剂量当量剂量当量H的定义为：在要研究的组织中，某点处的吸收剂量D与品质因数Q和其他一切修正因数N的乘积。即：H=DQN

式中，D-该点处的吸收剂量；Q-辐射的品质因数；N-其他修正因数的乘积，等于1。品质因数Q和其他一切修正因数N都无量纲，故剂量当量的单位（SI）与吸收剂量单位相同，即J·kg-1，为了与吸收剂量单位区别，其SI单位焦[耳]每千克的专用名称为希沃特，简称希，以Sv表示，1Sv=1J·kg-1。第80页，共89页，2022年，5月20日，2点44分，星期五对各种类型辐射使用的Q值辐射类型QX射线，γ射线，电子1热中子2.3能量未知的中子、质子和静止质量>1原子质量单位的单电荷粒子10能量未知的α粒子和多电荷粒子（及电荷数未知的粒子）20第81页，共89页，2022年，5月20日，2点44分，星期五周围剂量当量周围剂量当量H*（d）是用来表征强贯穿辐射的实用量，也是用于估计有效剂量E的量，就是相应于测量点处的齐向扩展场在ICRU球（直径为30cm的组织等效球）内、逆齐向场的半径上深度d处产生的剂量当量。对强贯穿辐射，推荐d=10mm，此时H*（d）记为H*（10）。单位为J·kg-1，专用名：Sv。周围剂量当量定义示意图第82